Kaip veikia elektros varikliai ir generatoriai

Elektrinės transporto priemonės varomosios jėgos naudoja tik elektros varikliais, o hibridai naudoja elektrinius variklius, kad padėtų judėti vidaus degimo varikliams. Bet tai dar ne viskas. Šie patys varikliai gali būti naudojami ir yra naudojami elektros energijai gaminti regeneracinis stabdymas), skirtus šių transporto priemonių akumuliatoriams krauti.

Dažniausias klausimas yra: „Kaip tai gali būti... kaip tai veikia? “Daugelis žmonių supranta, kad varikliui energiją tiekia elektra, kad jis galėtų dirbti - jie jį kasdien mato buitiniuose prietaisuose (skalbimo mašinose, dulkių siurbliuose, maisto ruošimo įmonėse).

Bet idėja, kad variklis gali „suktis atgal“, iš tikrųjų generuoti elektrą, o ne sunaudoti, atrodo beveik kaip stebuklinga. Bet kada nors ryšys tarp magnetų ir elektros (elektromagnetizmas) ir sąvokos energijos taupymas suprantama, paslaptis dingsta.

Variklio galia ir elektros energija prasideda nuo elektromagnetizmo savybių - fizinio ryšio tarp magneto ir elektros. Elektromagnetas yra prietaisas, veikiantis kaip magnetas, tačiau jo magnetinė jėga pasireiškia ir valdoma elektros energijos.

Kai viela, pagaminta iš laidžios medžiagos (pavyzdžiui, vario), juda per magnetinį lauką, viela sukuria srovę (pradinis generatorius). Priešingai, kai elektra praeina per vielą, apvyniotą aplink geležinę šerdį, o ši šerdis yra esant magnetiniam laukui, ji judės ir susisuks (labai paprastas variklis).

Variklis / generatoriai yra tikrai vienas įrenginys, galintis veikti dviem priešingais režimais. Priešingai nei kartais galvoja žmonės, tai nereiškia, kad abu variklio / generatoriaus režimai veikia atgal vienas nuo kito (kad kaip variklis prietaisas pasisuka viena kryptimi, o kaip generatorius - pasisuka priešingai kryptis).

Velenas visada sukasi vienodai. „Krypties pakeitimas“ vyksta elektros sraute. Kaip variklis jis sunaudoja elektros energiją (įteka), kad gautų mechaninę galią, o kaip generatorius sunaudoja mechaninę jėgą, kad pagamintų elektrą (ištekėtų).

Elektrinis variklis / generatoriai paprastai yra dviejų tipų: kintama srovė arba nuolatinė (tiesioginė) Srovė) ir tie žymėjimai rodo sunaudojamos elektros energijos tipą ir generuoti.

Neįsigilinant į per daug detales ir neužtemdant problemos, tai yra skirtumas: kintamoji srovė keičia kryptį (pakaitomis), kai teka per grandinę. Nuolatinės srovės teka viena kryptimi (nesikeičia), nes eina per grandinę.

Naudojama srovės rūšis daugiausia susijusi su įrenginio kaina ir jo efektyvumu (kintamosios srovės variklis / generatorius paprastai yra brangesnis, tačiau taip pat yra daug efektyvesnis). Pakanka pasakyti, kad dauguma hibridų ir daugelis didesnių elektrinių transporto priemonių naudoja kintamosios srovės variklius / generatorius - štai tokiam tipui mes ir skirsime dėmesį šiame paaiškinime.

• Ant veleno pritvirtinta vielinės žaizdos armatūra (rotorius)
• Magnetų laukas, sukeliantis elektros energiją, sukrautas viena šalia kitos korpuse (statoriuje)
• Slydimo žiedai, nešantys kintamąją srovę į / iš armatūros
• Šepetėliai, kurie liečiasi su slydimo žiedais ir perduoda srovę į / iš elektros grandinės

Armatūrą varo mechaninis energijos šaltinis (pavyzdžiui, komercinėje elektros energijos gamyboje tai būtų garo turbina). Kai šis suvyniotas rotorius sukasi, jo vielinė ritė praeina per statoriuje esančius nuolatinius magnetus ir armatūros laiduose sukuriama elektros srovė.

Bet todėl, kad kiekviena ritės kilpa pirmiausia kerta šiaurinį ašį, tada kiekvienos pusės pietinį polių Magnetas iš eilės, kai sukasi apie savo ašį, indukuota srovė nuolat ir greitai keičiasi kryptis. Kiekvienas krypties pokytis vadinamas ciklu, jis matuojamas ciklais per sekundę arba hercais (Hz).

JAV ciklo dažnis yra 60 Hz (60 kartų per sekundę), tuo tarpu daugelyje kitų išsivysčiusių pasaulio šalių - 50 Hz. Atskiri slydimo žiedai pritvirtinti prie kiekvieno iš dviejų rotoriaus vielos kilpos galų, kad srovė galėtų išeiti iš armatūra. Šepetėliai (kurie iš tikrųjų yra anglies kontaktai) važiuoja prieš slydimo žiedus ir užbaigia kelią srovei į grandinę, prie kurios pritvirtintas generatorius.

Variklio veikimas (tiekiantis mechaninę galią) iš esmės yra atvirkštinis generatoriaus veikimas. Vietoj to, kad armatūra suktųsi, kad būtų gaminama elektra, srovė tiekiama grandine per šepečius ir slydimo žiedus į armatūrą. Ši srovė, tekanti per ritės žaizdos rotorių (armatūra), paverčia ją elektromagnetu. Statoriuje esantys nuolatiniai magnetai atstumia šią elektromagnetinę jėgą, sukeldami armatūrą. Kol elektra teka per grandinę, variklis veiks.